Persistance des agents pathogènes et dynamique des communautés bactériennes dans les sols tropicaux après épandage d’eaux usées brutes

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13435 (2023) Citer cet article

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L'objectif de ce travail était d'évaluer la persistance d'indicateurs fécaux et d'organismes pathogènes (Salmonella spp., Escherichia coli et œufs d'helminthes viables) ainsi que la structure/diversité des communautés bactériennes dans les sols recevant des eaux usées brutes (RS) pendant une période d'application prolongée. (3 années ininterrompues). Dans la conception expérimentale, trois traitements ont été définis : (1) Sol témoin, caractérisé par l'analyse d'un échantillon composite collecté dans une zone de sol similaire, mais non receveur de RS (TSC) ; (2) Sols recevant une fertilisation minérale conventionnelle et irrigation par sillons avec alimentation en eau (TW) ; et (3) Sol ferrirrigué avec RS appliqué par sillons (TF). Les résultats de persistance des organismes pathogènes et des indicateurs dans le TF ont indiqué une qualité sanitaire similaire au sol témoin (TSC), apportant ainsi potentiellement de faibles risques de contamination par des pathogènes présents dans le sol. La présence d'œufs d'helminthes viables n'a été identifiée dans aucun des traitements étudiés, en raison de leur faible concentration dans les eaux usées brutes du système étudié. Les traitements TW, TF et TSC avaient en commun 34,8 % de diversité bactérienne. La composition bactérienne du sol a montré une prédominance du phylum des Protéobactéries dans tous les traitements étudiés ; cependant, TF était celui avec l'abondance relative la plus élevée de ce phylum (44,8 %).

Les eaux usées brutes (RS) sont représentées par une matrice complexe contenant des nutriments tels que l'azote, le phosphore et d'autres éléments essentiels à la croissance des plantes. Cependant, la persistance d’organismes pathogènes lorsque les eaux usées sont épandues sur le sol suscite des inquiétudes en matière de santé publique. De plus, les conditions environnementales telles que la température, la teneur en eau, le pH, la composition du sol et la présence d'organismes concurrents affectent la durée de survie et leur dégradation naturelle dans l'environnement1,2,3.

La présence d’eau est fondamentale pour contrôler la température du sol, rendant les conditions environnementales plus favorables aux micro-organismes. À l’inverse, les conditions extrêmes de faible humidité, acidité et alcalinité (pH < 6,0 ou pH > 8,0) ne sont généralement pas favorables à la survie de la plupart des bactéries présentes dans le sol, la croissance et la persistance des bactéries entériques étant généralement plus marquées dans les sols neutres. sols. Compte tenu de ce qui précède, dans des conditions normales, le sol devient un environnement inhospitalier pour la survie des bactéries pathogènes de RS1.

Le risque d'infection par les œufs d'helminthes, avec l'application de résidus et d'eaux usées provenant de différentes sources en agriculture, peut survenir car ils ont une plus grande persistance dans le système que d'autres micro-organismes. Cependant, les directives de l’Organisation mondiale de la santé (OMS)4 suggèrent qu’une irrigation sans restriction peut être réalisée avec un risque minimal si les eaux usées ont des concentrations inférieures à un œuf d’helminthes L−1. La saisonnalité dicte la durée de survie des helminthes et leur concentration dans les eaux usées d'irrigation et dans le sol. La période sèche tend à présenter une concentration plus faible de ces micro-organismes dans le milieu en raison des conditions climatiques impliquées, même si ces micro-organismes sont plus résistants aux conditions défavorables5.

La manière de traiter et de traiter les eaux usées, ainsi que le bon choix des cultures agricoles, réduisent considérablement les risques pour la santé publique6. La dose appliquée d'un effluent riche en pathogènes dicte le temps de persistance dans le milieu7. Les conditions climatiques tropicales brésiliennes démontrent qu'Escherichia coli est éliminé dans les 13 jours suivant l'application RS8.

La microbiologie des sols est une variable essentielle au maintien de la qualité de l'environnement, car il existe un microbiote responsable d'activités telles que la décomposition de la matière organique (MO) du sol et la fixation de l'azote (N), qui sont fondamentales dans le processus de production. En outre, des études montrent que l'épandage d'eaux usées dans le sol, dans la mesure où il peut contribuer à la libération de micro-organismes pathogènes dans l'environnement, contribue également avec une série d'autres micro-organismes qui ont une action positive sur le fonctionnement du système du sol9. .